بخشی از مقاله
چکیده
در پژوهش حاضر ابتدا رفتار برج هاي خنک کننده نیروگاه رامین اهواز در حالت فعلی و سپس کارکرد آن پس از تغییر پکینگ به کمک مدل سازي ریاضی فرآیند انتقال جرم و حرارت با استفاده از فرضیات ساده کننده مرکل شبیه سازي شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دو سیال آب و هوا در ناحیه ي پکینگ هاي برج استخراج گردید. سپس معادلات به روش عددي حل شده و پس از محاسبه مشخصه عملکرد برج خنک کن نیروگاه، رفتار برج در شرایط مختلف آب و هوایی پیش بینی شد و با داده هاي موجود در نیروگاه مقایسه گردید. پس از تغییر پکینگ نیز، نقاط کارکرد تازه اي براي برج بدست آمد و عملکرد برج در این حالات نیز شبیه سازي و با نتایج عملکرد فعلی مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهند که دامنه ي برج خنک کن پس از تغییر پکینگ بطور نسبی 5/5 oC افزایش یافته و از 10 oC در شرایط کنونی به 15/5 oC در شرایط جدید ارتقاء می یابد.
-1 مقدمه
برج هاي خنک کننده از ارکان اساسی نیروگاه هاي تولید توان بوده و نقش بسیار مهم و کلیدي در انتقال حرارت نیروگاه ایفا می کنند. اساس کار این برج ها تماس دو فاز مایع و گاز بوده که این تماس توسط پکینگ ها فراهم میگردد. تاثیر انکارناپذیر پکینگ بر عملکرد برج هاي خنک کننده از یک سو و وابستگی شدید رفتار برج هاي خنک کننده به شرایط آب و هوایی طرح از سوي دیگر ضرورت بررسی عملکرد این سیستم ها را دوچندان می نماید.
مطالعات بر روي برج هاي خنک کننده نخستین بار توسط مرکل[2] 1 در سال 1925 آغاز شد که معادلات دیفرانسیل اصلی را براي توصیف عملکرد برج هاي خنک کن ارائه نمود. وب و جابر[3] 2 نشان دادند چگونه می توان مفاهیم کارایی ε و تعداد واحدهاي انتقال NTU در طراحی مبدل هاي حرارتی را براي برج خنک کن نیز به کار گرفت. در سال 1999 گشایشی و همکارانش [4] با بکار بردن یک روش نوین به بررسی تاثیر چیدمان پکینگ هاي گوناگون در عملکرد حرارتی برج خنک کن پرداختند.
لموئاري و بومازا5] 3و[6 بصورت تجربی به آنالیز همزمان ترمودینامیکی جریان سیال در بخش ورودي و پدیده انتقال جرم و حرارت میان آب و هوا در برج پرداخته و نشان دادند که گرماي دفع شده با افزایش پارامتر فلاکس جرمی هوا افزایش می یابد. حاجی دولو و شاکري [7] عملکرد ترمودینامیکی برج خنک کننده با استفاده از مدل مرسوم مرکل بررسی نموده و جهت جلوگیري از ورود گرد و غبار به برج استفاده از جدا کننده هاي برخوردي را در ورودي برج پیشنهاد نمودند. در این نوع از برج هاي خنک کننده یک فن در بالاي برج قرار گرفته است که هواي اطراف را به داخل می مکند. جهت جریان هواي ورودي برخلاف جهت ریزش آب می باشد؛ به طوریکه جریان هوا از پایین به بالا و جریان آب از بالا به پایین است.
-3 فرضیات مدل سازي
در این بخش فرضیات مدل سازي مرکل بترتیب زیر در نظر گرفته شده است.
- سیستم در حالت پایدار قرار دارد.
- انتقال حرارت و جرم تنها در جهت عمود بر جریان سیال صورت می پذیرد.
- انتقال حرارت و جرم از دیواره هاي برج به محیط اطراف قابل چشم پوشی است.
- سطوح پکینگ ها به طور کامل و یکنواخت تر می شوند.
- سطوح انتقال حرارت و انتقال جرم یکسان می باشند.
- از مقاومت انتقال حرارت در لایه آب صرف نظر می گردد - . - Tint =Tw
- گرماي ویژه هواي مرطوب در فشار ثابت معادل با مقدار آن براي هواي خشک در نظر گرفته می شود - . - cpm = cpa
- ضرایب انتقال حرارت و جرم در طول برج ثابت می باشند . - Km = cte, hc = cte -
- دبی آب بر واحد سطح مقطع برج طی فرآیند تبادل حرارت ثابت در نظر گرفته می شود. - ̇=const -
- ضریب لوئیس در طول برج برابر واحد اختیار میگردد . Lef = - hc /Km cpm - = 1
- مساحت سطح مقطع برج به صورت یکنواخت می باشد.
